Il Sistema Solare

di Mario Basile
Articolo introduttivo per le scuole medie ed elementari

Solar System after 2006 IAU Congress; courtesy of Internationa Astronomical Union: 129 KB; clik on the image to enlarge (2500x1407 pixel)

Il Sistema Solare
Il Sistema Solare rappresenta, per così dire, il nostro "vicinato" nello spazio. La Terra, che è casa nostra, orbita attorno al Sole compiendo una rivoluzione, ossia un giro, all'anno. Assieme alla Terra orbitano altri otto pianeti principali, due più vicini al Sole, gli altri più lontani. Oltre a questi ci sono decine di lune, che orbitano attorno ai vari pianeti, e migliaia di corpi secondari, come gli asteroidi e le comete.
Il Sole è il corpo di gran lunga più grande del sistema ed è quello che, con il suo calore, scalda tutti gli altri, che gli orbitano attorno. Questo insieme di corpi costituisce il Sistema Solare e si è originato da una medesima nube circa 5 miliardi di anni fa. Vedremo insieme alcune diapositive dei corpi principali del sistema, immaginando un viaggio dal Sole verso la periferia. La maggior parte delle immagini che vedremo sono state prese da satelliti scientifici con a bordo speciali macchine fotografiche che possono lavorare nello spazio, a temperature e condizioni proibitive. Queste immagini sono poi trasmesse dai satelliti a terra, e qui elaborate.

Il Sole
Noi percepiamo la luce del Sole e vediamo a volte il suo disco al tramonto o dietro una coltre di nubi. La luce che ci scalda impiega ben 8 minuti per arrivare fino a noi il che vuol dire - a 300.000 km al secondo, ossia alla velocità della luce - che il Sole dista da noi circa 149.500.000 chilometri, pari a 1 unità astronomica. Il diametro del Sole è di 1.400.000 chilometri.
E' enorme rispetto ai 12.700 chilometri della Terra ben 116 volte più grande. Se il Sole fosse grande un centimetro, la Terra sarebbe un granellino di polvere di un decimo di millimetro e si troverebbe alla distanza di un metro! Il Sole è un immensa palla di plasma, dove per plasma si intende un gas di protoni ed elettroni, con proprietà elettromagnetiche particolari. Al centro di questa palla di plasma si trova il nucleo, che è una vera e propria centrale nucleare a fusione, dove nuclei di idrogeno vengono fusi per costituire nuclei di elio. E ciò che si vorrebbe fare anche qui sulla Terra, ma ancora è difficile da realizzarsi a causa delle alte temperature e pressioni necessarie per innestare la fusione: nel nucleo del Sole infatti ci sono ben 14 milioni di gradi ed un "litro" di plasma del nucleo è così compresso che qui peserebbe 100 chilogrammi!!
L'energia prodotta dal nucleo poco alla volta, impiegandoci circa 20 milioni di anni da quando è stata prodotta (nel vuoto impiegherebbe 2 secondi), viene a galla sulla superficie solare, ossia la fotosfera dove ci sono circa 6000 gradi, e poi impiega otto minuti per arrivare alla Terra attraversando il breve strato della cromosfera e quindi la corona, un immensa nube di plasma che circonda l'intero Sole e che sfuma lentamente nello spazio.
Come si può vedere dalle diapositive il Sole non è un posto tranquillo dove trascorrere il week-end. Dalla Terra, con i nostri telescopi opportunamente filtrati possiamo vedere vari fenomeni, come le macchie solari. Queste in particolari sono zone dove il campo magnetico diventa così intenso che blocca le correnti calde che salgono da sotto per scaldare la superficie, e quindi le zone appaiono più scure in quanto leggermente più "fredde" (parliamo sempre di migliaia di gradi). Le correnti calde che fanno capolino sulla superficie appaiono come granellini: per questo il Sole al telescopio sembra corrugato come la buccia di un'arancia.

Mercurio
Se il Sole fosse grande un centimetro, e la Terra distasse 1 metro (quindi 1UA=1m), il primo pianeta che incontreremmo, a 39 centimetri, sarebbe Mercurio. Come si può vedere dalle diapositive, questo pianeta assomiglia un po' alla nostra Luna. Il diametro di Mercurio è di 4878 chilometri, quindi meno della metà di quello terrestre. Le diapositive ci mostrano immagine prese dalla sonda Mariner 10, che fu l'unica ad avvicinare il pianeta, nel 1973. Ci sono crateri, come nella Luna, e superfici pianeggianti. Creste alte anche 3 chilometri e lunghe centinaia di chilometri. E' un postaccio.
Il dì, ossia il periodo di giorno in cui è presente il Sole, dura 176 giorni terrestri con temperature intorno ai 400°C: se ci andate in vacanza, non portate i soldatini di piombo perché si scioglierebbero. Comunque di notte vi potete rinfrescare con -170°C: infatti manca un'atmosfera vera e propria in grado di mitigare l'escursione termica.
Una curiosità: su Mercurio non ci sono stagioni, e quindi il Sole, durante l'anno, è sempre alla stessa altezza. Ci sono dei crateri che non vedono mai il sole, e che quindi hanno sempre temperature estremamente fredde. Alcune indagini effettuate con radiotelescopi avrebbero evidenziato le caratteristiche riflessioni del ghiaccio.

Venere
Allontaniamoci dunque da Mercurio ed a 72 centimetri dal Sole (0,72 UA) incontriamo Venere, il secondo pianeta del Sistema Solare e quello la cui orbita è più vicina a quella terrestre. Lo si vede spesso al tramonto o all'alba, ed appare molto luminoso. Con un piccolo telescopio se ne possono ammirare le fasi come per la Luna.
Ha le stesse dimensioni della Terra, e probabilmente un tempo Terra e Venere erano uguali. Lo sviluppo però è stato completamente diverso. La temperatura di Venere è di 460°C, tanto che le rocce appaiono luminescenti. Il clima è dominato da un efficacissimo effetto serra, in quanto la grande quantità di CO2 trattiene il calore proveniente dal Sole (su Mercurio, dove non c'è atmosfera, il calore di notte sfugge).
Non esiste acqua allo stato libero e c'è una pressione al suolo di circa 90 atmosfere. La sonda Magellan ha evidenziato la presenza di attività vulcanica in ere non troppo lontane.
Dall'aprile 2006 orbita intorno al pianeta la sonda europea Venus Express, la quale mapperà e studierà il pianeta con attrezzature molto migliori della Magellan e delle sonde precedenti (Venera, Vega, Pioneer-Venus).

Terra
Non vi mostro diapositive sulla Terra, visto che la conoscete bene, comunque a un metro dal nostro Sole (1 UA) si trova il nostro pianeta con un satellite molto grande: la Luna. La Terra, vista dallo spazio è molto bella, ma di notte si vedono tante inutili luci che sprecano energia e risorse e inquinano tanto: è il fenomeno dell' inquinamento luminoso.

Luna (satellite della Terra)
La Luna è stata in passato obiettivo di molte missioni spaziali, e vi mostrerò qualche immagine. Ha un diametro di 3476 chilometri e si trova a circa 384.000 chilometri dalla Terra: quindi noi la vediamo sempre con un secondo di ritardo, il tempo impiegato dalla luce per giungere fino qui. La fonte della luce ovviamente è il Sole, e questo vale per tutti i pianeti e satelliti, i quali riflettono una parte della luce che ricevono. La Luna è l'unico astro oltre alla Terra dove l'uomo a messo piede. Essa si presenta come un deserto desolato di crateri e rocce, ed è tutta ricoperta da polvere. Non ha atmosfera - il suo cielo è sempre nero - e le temperature variano tra +150 e -150°C. Non si registra attività vulcanica significativa ed i crateri sono per la maggioranza dovuti ad impatti di meteoriti.
Due fenomeni dovuti alla Luna li conoscete pure voi: le maree e le eclissi, che posono essere di due tipi: eclissi di sole e eclissi di luna.

Marte
A 152 centimetri dal Sole (1,52UA) si trova il pianeta rosso, Marte, che è visibile ad occhio nudo. Ha un diametro equatoriale di 6786 chilometri (la Terra ne ha 12.700) e presenta calotte polari dove c'è forte evidenza di presenza di acqua. Molte immagini ricavate da varie sonde hanno mostrato dei veri e propri corsi d'acqua asciutti, segno che un tempo sul pianeta c'era acqua liquida, fondamentale per la vita. C'è atmosfera, anche se molto più tenue di quella terrestre: la pressione è di soltanto 6 millesimi di atm. Ci sono molti crateri, valli e pianure, e c'è anche il più grande vulcano del Sistema Solare: il Monte Olimpo.
Ha due satelliti di forma irregolare, Phobos e Deimos, che sono due asteroidi catturati.

Fascia degli Asteroidi
Tra Marte e Giove, c'è una grande fascia popolata da asteroidi, che recentemente sono oggetto di grandi studi in quanto si ritiene che possano contenere informazioni molto importanti sulle origini del Sistema Solare. Sono classificati in più famiglie, in base ai loro parametri orbitali e composizione chimica.
Dal 25 agosto 2006, a seguito della ridefinizione di "pianeta" operata dall'International Astronomical Union durante il congresso annuale tenutosi a Praga, è stata introdotta la nuova classe dei pianeti nani (dwarf planets), nella quale è stato inserito Cerere, il maggiore degli asteroidi della Fascia Principale, che ha un diametro di circa mille chilometri.

Giove
A 5,2 metri dal Sole (5,2 UA) incontriamo il primo pianeta gassoso, ossia sulla cui superficie non si può camminare. Questo è Giove, che osservato con un piccolo telescopio mostra le sue bande ed i suoi satelliti principali, scoperti dal grande astronomo italiano Galileo Galilei.
Giove, rispetto la Terra, è enorme: ha un diametro equatoriale di 143.000 chilometri, contro i 12.700 della Terra. La sua atmosfera presenta bande, nubi e macchie, ed è composta da metano, ammoniaca, H, He, C, N.
Emette tre volte più calore di quanto ne riceva dal Sole, contribuendo così a scaldare i suoi satelliti, che sono molto interessanti e che vedremo rapidamente. Giove, come tutti i giganti gassosi, presenta un anello, non visibile ad occhio nudo nemmeno con i telescopi più grandi.

Satelliti di Giove
Io è grande come la Luna ma ha un'intensissima attività vulcanica: emette 100 volte la lava che viene prodotta da tutti i vulcani dalla Terra. La sua orbita è piena di particelle vulcaniche emesse dal satellite, composte soprattutto di zolfo.
Europa ha il raggio di 1569 chilometri. E' completamente ricoperta di ghiaccio, con temperature comprese tra -160°C e -220°C. Tuttavia alcune foto hanno evidenziato fenomeni che indicherebbero la presenza di un enorme oceano di acqua liquida sotto i ghiacci, forse riscaldata dalle forze mareali di Giove. E' un posto dove potrebbe avere senso cercare la vita.
Ganimede e Callisto sono altre due lune di Giove di cui abbiamo qualche immagine. Altre lune scoperte con le missioni spaziali dello scorso secolo sono Metis, Adrastea, Amaltea e Tebe, più molti altri corpi minori.

Saturno
A 9,5 metri dal Sole c'è Saturno, il secondo pianeta per diametro. Con un piccolo telescopio si possono osservare i suoi anelli e la sua luna principale, Titano. E' il più lontano dei pianeti facilmente visibili ad occhio nudo. E' il secondo, anche per distanza dal Sole, dei quattro giganti gassosi, ed ha un'atmosfera di H, He. Impiega 29,5 anni per compiere una rivoluzione attorno il Sole. La sua atmosfera assomiglia a quella di Giove, ma con colori meno sgargianti, con il bianco delle nubi di ammoniaca e l'ocra dell'idrosolfuro di ammonio. Ci sono venti che raggiungono i 1800 km/h.
Saturno è famoso soprattutto per i suoi spettacolari anelli che sono inclinati di 28° rispetto l'orbita e sono strutturati in vari gruppi. Sono molto sottili: con un diametro di 250.000 chilometri hanno uno spessore di solo 1 km. Ecco una splendida immagine ripresa dalla sonda Cassini nel giugno 2005.
Ci sono satelliti che giocano un ruolo fondamentale per la stabilità gravitazionale del sistema anelli: sono i satelliti pastori (p.es. Mimas e Pan). Complessivamente sono stati identificati ben una trentina di satelliti.
Quello più grande è Titano, la seconda luna del Sistema Solare dopo Ganimede. Ha un'atmosfera molto densa (più del 50% di quella terrestre) composta da Azoto al 90% e metano, che colora l'atmosfera con le sue nubi. La sonda Cassini fece atterrare su Titano la piccola sonda che si portava a bordo: Huygens. L'appuntamento si è verificato il 14 gennaio 2005.

Urano
E' il settimo pianeta, un'altro gigante gassoso, visibile con un po' di difficoltà ad occhio nudo, ma facilmente con un piccolo telescopio. Fu scoperto nel 1781 da Wiliam Herschel. E' lontanissimo, più del doppio della distanza di Saturno: 19,2 UA. E' stato visitato solo dalla sonda Voyager 2 nel gennaio 1986. Le immagini hanno mostrato la presenza di sistemi nuvolosi ed una nebbia di metano.
Il pianeta "rotola", in quanto l'asse di rotazione è perpendicolare a quello di rivoluzione. Forse ciò è dovuto a un urto con un grande corpo agli albori del Sistema Solare. Il periodo di rivoluzione è di 84 anni. Ha anelli molto sottili, che sono stati scoperti da terra. Con i suoi 21 satelliti, è il terzo pianeta del Sistema Solare che ne ha di più.

Nettuno
Fu scoperto nel 1846 e visitato dalla Voyager 2 nel 1989. I tecnici lottarono con la scarsità di luce disponibile per le riprese della sua superficie, ma alla fine ottennero delle splendide immagini . E' un gigante gassoso e presenta 4 anelli e 8 satelliti. Si trova a 30.1 UA.

Plutone (134340) (pianeta nano)
Fu scoperto solamente nel 1930 da Charles Tombaught e per 76 anni è stato considerato il nono pianeta del Sistema Solare. Il 25 agosto 2006, durante l'IAU Congress 2006 di Praga, l'IAU-International Astronomical Union ha ridefinito i parametri per l'identificazione dei pianeti ed è stata introdotta la nuova classe di oggetti denominata "pianeti nani" (dwarf planets), nei quali sono stati inseriti l'ex asteroide Cerere, Plutone e Eris (2003 UB313). Successivamente gli è stata assegnata anche un'identificazione asteroidale; il suo numero di catalogo diventa pertanto 134340.
Plutone si trova a una distanza media di 39.5 UA dal Sole ed ha un satellite grande la metà del pianeta, Caronte, di 1100 km di diametro. Non si sa molto di questo corpo, che era sino al 2006 il più piccolo e lontano dei pianeti: ha un diametro di 2200 km e solo l'Hubble Space Telescope ne ha permesso una mappatura grossolana. E' l'unico oggetto sopra i 2000 km di diametro a non essere ancora stato visitato da una missione spaziale.
La New Horizons colmerà questa lacuna nel 2015, quando raggiungerà Plutone e i suoi tre satelliti. La sua superficie è molto riflettente, probabilmente è composta di ghiaccio di metano e azoto. Ha una debole atmosfera che sublima quando il corpo è prossimo al perielio, la quale si solidicìfica al suolo dopo qualche decennio d'anni. Si spera che la missione New Horizons lo raggiunga prima che essa sia completamente congelata.
Caronte risulta meno riflettente, forse è ricoperto di ghiaccio d'acqua.
Nel 2005 sono stati scoperti altri due satelliti: S2005/P1 e S2005/P2, lune di piccolissima dimensione.

Eris (2003 UB313 - 136199) (pianeta nano)
Fu scoperto nel 2003, ma solamente nel 2005 si è appurato che ha un diametro maggiore di quello di Plutone, per cui ufficiosamente lo si considerava il 10° pianeta del Sistema Solare. Il 25 agosto 2006, durante l'IAU Congress 2006 di Praga, l'IAU-International Astronomical Union ha ridefinito i parametri per l'identificazione dei pianeti ed è stata introdotta la nuova classe di oggetti denominata "pianeti nani" (dwarf planets), nei quali sono stati inseriti l'ex asteroide Cerere, Plutone e Eris (2003 UB313). Successivamente gli è stata assegnata anche un'identificazione asteroidale; il suo numero di catalogo diventa pertanto 136199.
Di 2003 UB313 si sà ben poco e pertanto rimando alla sua pagina.
Eris ha un satellite: Dysnomia.

2003 EL61 (136108) e 2005 FY9 (136472) (possibili nuovi pianeti nani)
Scoperti dopo il 2000, si appurò che hanno un diametro di poco inferiore a quello di Plutone. Non sono ufficialmente ancora considerati pianeti nani del Sistema Solare, ma lo potrebbero diventare. Il 25 agosto 2006, durante l'IAU Congress 2006 di Praga, l'IAU-International Astronomical Union ha ridefinito i parametri per l'identificazione dei pianeti ed è stata introdotta la nuova classe di oggetti denominata "pianeti nani" (dwarf planets), nella quale dovrebbero venire inseriti questi due oggetti e tutti i futuri corpi analoghi scoperti tra gli EKO.

La fascia di Edgeworth-Kuiper (EKO)
A 30-50 UA dal Sole si estende la fascia EKO, popolata da moltissimi oggetti ghiacciati di piccole e medie dimensioni. Si stima che ci siano circa 70.000 oggetti di diametro maggiore di 10 chilometri, chiamati Centauri (o Trans Nettuniani). Qualche volta, per interazioni gravitazionali, questi corpi escono dalla loro orbita e vengono proiettati fuori dal Sistema Solare o, più raramente, all'interno. Caronte, la luna di Plutone, probabilmente originariamente era un Centauro.
Chitone è uno dei maggiori Centauri noti: scoperto nel 1997 ha 200 chilometri di diametro. Negli ultimi anni sono stati scoperti altri corpi di grandi dimensioni, alcuni dei quali superano i mille-millecinquecento chilometri di diametro (Sedna, Quaoar, ...)

La nube di Oort e le Comete
Ce ne sono tantissime tra le 30.000 e le 50.000 UA dal Sole. A volte le loro orbite vengono perturbate e possono dirigersi verso l'interno del Sistema Solare. Quando l'orbita modificata di una cometa si avvicina al Sistema Solare, il calore della radiazione solare scalda la superficie del nucleo che vaporizza (sublima), formando la chioma gassosa e le code (di gas e polveri).
La zona d'origine delle comete è chiamata nube di Oort e si estende fino a 70.000 UA (corrispondenti a poco più di un anno luce). La nube di Oort si estende fino alla zona d'influenza delle altre stelle, e quindi le comete possono essere influenzate dal passaggio di stelle vicino al Sole. Tra 1,4 milioni di anni ci sarà un incontro con la stella Gliese 710 che provocherà un incremento del 50% delle comete osservabili da Terra.
"Teniamoci liberi per osservare il fenomeno."
Ci sono evidenze osservative della presenza della nube di Oort anche presso altre stelle.


SOLO PER LA VERSIONE DVD-ROM DI QUESTO SITO INTERNET
Chi desiderasse scaricarsi l'immagine a inizio pagina in alta definizione, clicchi qui. E' il disegno del Sistema Solare rilasciato dall'IAU-International Astronomical Union dopo IAU Congress 2006 di Praga, durante il quale sono stati ridefiniti i parametri per l'identificazione dei pianeti ed è stata introdotta la nuova classe di oggetti denominata "pianeti nani" (dwarf planets), nei quali sono stati inseriti l'ex asteroide Cerere, Plutone e Eris (2003 UB313) (quello denominato provvisoriamente per due anni come "il 10° pianeta").
Il disegno a piena risoluzione ha 6032x3395 pixel di dimensione (1.292 KB). Si ringrazia l'IAU per la gentile concessione.


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Articolo originale copyright © 2003 di Mario Basile;
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Pagina caricata in rete: 20 marzo 2003; ultimo aggiornamento (17º): 15 ottobre 2009